MOTORES & LUBRIFICANTES

Lubrificantes Motor Lubritejo

MOTORES & LUBRIFICANTES

O motor a fonte de energia do automvel. Converte a energia calorfica produzida pela combusto da gasolina em energia mecnica, capaz de imprimir movimento nas rodas. Para evitar desgastes e aquecimento excessivo, o motor inclui um sistema de lubrificao. O leo, armazenado no crter sob o bloco do motor, obrigado a circular sob presso atravs de todas as peas do motor que necessitam de lubrificao.

MOTOR

O primeiro motor de combusto interna bem sucedido foi fabricado em 1876, pelo Eng. Alemo Nikolaus Otto. Num ciclo de quatro tempos: Admisso; Compresso; Exploso; Exausto.

MOTORMOTOR

MOTOR - GASOLINA

MOTOR - DIESEL Enquanto no motor a gasolina a mistura gasosa ar gasolina inflamada por meio de uma fasca elctrica produzida pela vela de ignio, no motor a Diesel no existem velas de ignio e a gasolina substituda por Diesel. A ignio, num motor a Diesel, provocada pela compresso , que faz elevar a temperatura do ar na cmara de combusto de tal modo que esta atinja o ponto de auto-inflamao do combustvel. O Diesel, que se evapora menos que a gasolina, no introduzido na cmara de combusto sob a forma de mistura com ar, mas sim injectado sob alta presso por meio de um injector. Na cmara de combusto, o Diesel inflama-se em contacto com o ar aquecido por efeito da forte compresso. Uma bomba accionada pelo prprio motor fornece o Diesel a cada injector em determinadas quantidades e sob elevada presso. O acelerador regula a quantidade de combustvel fornecida pela bomba e, consequentemente, a potncia gerada pelo motor. Num motor de automvel a gasolina mdio, a gasolina sofre uma compresso que reduz o seu volume em cerca de um nono do seu valor inicial, o que corresponde a uma relao ou taxa de compresso 9:1 num motor a Diesel esta relao pode atingir o valor de 22:1, de modo a aumentar a temperatura do ar.

MOTOR - DIESEL

Quando duas superfcies slidas deslizam em contacto uma contra a outra, ocorre atrito e desgaste.Atrito Resistncia ao movimento durante o deslizamento. ( gera calor e perda de potncia)Desgaste Perda ou destruio das superfcies em contacto. ( reduz a vida dos componentes e favorece o aparecimento de vibraes e rudos )

Lubrificao todo e qualquer procedimento que tenha o efeito de reduzir o atrito e o desgaste.

Lubrificantes Qualquer substncia que quando introduzida entre as superfcies reduz o atrito e o desgaste.Lubrificao / Lubrificantes

Tipos de Atrito Friction . Atrito de rolamento. Atrito de escorregamento

Tipos de Desgaste Wear. Abrasivo Polimento e abraso por partculas de desgaste ou contaminantes slidos.. Adesivo Soldadura das rugosidades em regimes de lubrificao mista ou limite. Corrosivo Reaco qumica pelo ambiente envolvente.. Pitting Causado pela fadiga da superfcie por contacto de rolamento.. Eroso - ( Cavitao ) Formao e rebentamento de bolhas nas superfcies devido a mudanas rpidas de presso.

Lubrificao / Lubrificantes

Um lubrificante tem como objectivo proteger os componentes contra os cidos, cuja formao derivada de produtos da combusto . Essa contaminao compreende fuligem, gases e gua. Assim, na figura podemos observarpartculas de leo (1) rodeadas por cidos (2), que ser neutralizado pelosaditivos dispersantes - detergentes (3) contidos no leo (4) .


O leo em conjunto com os segmentos (figura) tem um papel fulcral em evitar percas de compresso. As funes dos segmentos (3) so diminuir o atrito entre o piston (1) e as paredes dos cilindros (2); de controlara pelcula de leo (4); e exercer forte presso contra as paredes do cilindro (2). Existe pequenas marcas (5) na parede do cilindro que fixam uma ligeira pelcula de leo, ajudando os segmentos a evitar tais percas.


De entre as vrias funes do leo comeamos por referir a de lubrificar. Para tal acontecer, o leo deve alcanar todas as partes em movimento e componentes. Antes de mais, a figura serve para um melhor esclarecimento da localizao dos componentes do motor atingidos pelo leo.

Funes Bsicas da Lubrificao

Separar as Superfcies em Movimento

Dissipar o Calor Gerado pelo Atrito

Controlo do Desgaste Corrosivo

Funes Bsicas da Lubrificao

Hidrodinmica / HidrostticaMista ou Pelcula FinaElastoHidrodinmica Limite

Aumento da Severidade

Tipos de Lubrificao

Este tipo de lubrificao d-se aps o arranque e durante a continuidade do movimento. Ela ter de garantir que no ocorra contacto metal-metal. O afastamento das superfcies conseguido pelo chamado efeito de cunha em que o lubrificante, pressionado a interface, provoca a separao pretendida.Ou seja, a Lubrificao Hidrodinmica ocorre quando o casquilho e o moente so separados por uma pelcula lubrificante relativamente espessa impedindo o contacto inter-metlico.O movimento das partes mveis origina uma cunha lubrificante , que provoca uma presso na pelcula lubrificante.Este mecanismo s se desenvolve a partir de velocidades elevadas.Este tipo de lubrificao no depende de uma alimentao sob presso, visto esta ser auto-gerada, mas requer uma alimentao em quantidade suficiente sempre que seja necessrio.Lubrificao Hidrodinmica

Como se pode observar na figura 2 Lubrificao Hidrodinmica, o ponto 1 indica atravs de uma observao microscpia que os componentes metlicos do motor tm uma superfcie irregular e cheia de Salincias, apesar de terem uma aparncia lisa .Pois as molculas do leo vo manter essas salincias afastadas, como se pode verificar na outra imagem, ponto 2. Quando a cambota inicia a sua rotao, ponto 3, o contacto com o bronze (4) evitado pala pelcula de leo que est agarrada cambota acompanhando o seu movimento de rotao. Ao mesmo tempo, mais leo vaientrando pelo canal existente (5), preenchendo o espao (6) que separa os 2 elementos. Depois, com o aumento da velocidade do motor, o leo forado para a zona de presso (7), evitando o contacto entre o bronze e a cambota.

Lubrificao Hidrodinmica

Caractersticas da Lubrificao Hidrodinmica(hmin = 0.008 a 0.020 mm )

hminFormao da cunha lubrificante Presso hidrodinmica Superfcie em movimentoLubrificao Hidrodinmica

Chama-se Lubrificao hidrosttica quela que se verifica no momento do arranque e que necessria para reduzir satisfatoriamente o atrito esttico. Trata-se de uma situao particularmente crtica, no s porque o atrito e os seus efeitos tm a sua mxima expresso, mas tambm porque se realiza na fase da mnima circulao do lubrificante e quando este est frioe na sua mxima viscosidade.Este tipo de lubrificao exige que o lubrificante (que por vezes pode ser ar ou gua) seja introduzido entre o casquilho e o moente com uma presso elevada capaz de garantir a formao de uma pelcula de lubrificante que evite o contacto entre as duas superfcies.Neste tipo de lubrificao no importante a velocidade de deslizamento entre as peas, podendo mesmo ser muito pequena ou nula.

Lubrificao Hidrosttica

Quando, durante a lubrificao hidrodinmica, e por efeito da presso exercida pelo lubrificante, se verifica uma deformao elstica das superfcies metlicas, recorre-se designao de lubrificao elastrohidrodinmica.

A lubrificao Elastohidrodinmica ocorre quando o lubrificante introduzido entre as duas superfcies que esto em contacto por rolamento. (ex. chumaceiras de rolamentos )Lubrificao Elasto Hidrodinmica

Carga Baixa Velocidade Elevada Carga ElevadaVelocidade Baixa Carga Muito ElevadaVelocidade Muito Baixa Lubrificao de Pelcula Fina ou Hidrodinmica A Espessura do filme lubrificante maior que as rugosidades da superfcie.Lubrificao mista Existe alguma contacto entre as superfcies. A espessura da pelcula do filme lubrificante idntica s rugosidades da superfcie.Lubrificao Limite A espessura do filme lubrificante menor que as rugosidades da superfcies.

(a)(b)(c)Lubrificao Pelcula Fina, Mista e Limite

A lubrificao da rvore de cames, na figura 3, extremamente delicada, visto ser uma zona sujeita a presses/cargas muito elevadas, o que pode levar ruptura da pelcula de leo, surgindo o contacto (4) entre a came (2)(excntrico) e o accionador da vlvula(3). Alm disso, o lubrificante tem de ter a capacidade de formar uma pelcula resistente para evitar o contacto entre as peas (2 e 3) .

Lubrificao pelcula limite(Ex. rvore de cames )

Outra das funes do leo de arrefecer (Figura 4) algumas zonas de elevada importncia numa unidade motriz, como sejam os apoios da cambota (1), os bronzes da biela (2), vlvulas e rvore de cames (4), trs elementos que sofrem aquecimento por frico. Tambm os pistons (3) tm de ser arrefecidos, devido transmisso de calor da cmara de combusto. Outras zona importantes so os rolamentos dos turbos, a coroa e o interior do piston. De referir que, se o leo no tiver uma boa capacidade de arrefecimento, este oxida-se em contacto com as zonas mais quentes.

Dissipar o Calor Gerado pelo Atrito

Limpeza do Pisto:Limpeza (figura 5) outro dos factores igualmente importantes, principalmente no pisto. Passamos a explicar: as temperaturas elevadas na zona do pisto originam depsitos, que se formam inicialmente na caixa de segmentos (1), o que pode provocar a colagem dos mesmos (2), provocando uma excessiva passagem de gases (Blow-By) (3), originando perda de compresso e desgaste (4). Esses gases em excesso vo aumentar a formao de gomas e lacas na camisa do pisto (5).


Limpeza do crter:Tambm o Carter (figura 6) merecedor da funo de limpeza do leo, j que a acumulao de combustvel e gases da combusto no leo(Blow-By), provoca o aparecimento de lamas. Por isso, o leo ter que manter os produtos 6derivados da combusto em suspenso e neutraliz-los. A tampa das vlvulas outro componente que tambm deve sofrer uma limpeza.


Proteco contra corroso:Tambm a corroso (figura 8) pode atacar diversos componentes metlicos do motor, como vlvulas (1) e o accionador da vlvula (2). Para evitar esta situao, os aditivos inibidores de corroso tm uma polaridade (3), que lhes permite serem atrados pela superfcie (4) das peas metlicas, criando uma pelcula fina de leo de proteco contra corroso. 8


Parmetros das Superfcies a Lubrificar:. Carga que o contacto pode suportar;. Dbito de fluido necessrio ao funcionamento do mecanismo;. Fora de atrito;. Energia dissipada pelo mecanismo;. Temperatura mxima de contacto.Parmetros do Lubrificante:. Viscosidade do Lubrificante;. Carga ( Presso );. Velocidade relativa de escorregamento entre as superfcies;. Temperatura.Seleco Lubrificante

. Viscosidade- Cinemtica- Absoluta. ndice de viscosidade. Ponto de inflamao. Ponto de combusto. Ponto de escorrimento. Volatilidade. Cor

Caractersticas Fsicas

A viscosidade de um fludo mede a resistncia do fluido ao escoamento. Elevada Viscosidade EspessoBaixa Viscosidade Fino

Viscosidade Elevada ( Espesso ) maior capacidade de suportar cargas. ( menor temperatura )

Viscosidade Baixa ( fino ) menos perdas de carga. ( maior temperatura )

A Viscosidade varia com:. Temperatura temperatura elevada, baixa viscosidade.. Presso elevada presso, elevada viscosidade.

Viscosidade

CinemticaO tempo que leva um dado volume de leo a escoar pela fora de gravidade atravs de um tubo capilar, a determinada temperatura.

Unidades: Centistoke (cSt) ou mm2/s

ndice de ViscosidadeExprime a maior ou menor variao relativa com que um lubrificante varia de viscosidade com a alterao da temperatura. Exprime-se atravs de um nmero calculado empiricamente e no apresenta unidades.

Viscosidade

. Ponto de Inflamao Temperatura mnima qual o leo liberta sua superfcie uma concentrao suficiente de vapores para se inflamarem fugazmente quando se aproxima uma chama livre.

. Ponto de Combusto Temperatura mnima qual os vapores libertados pelo leo so suficientes para manterem uma combusto permanente.

. Ponto de Escorrimento ou CongelaoTemperatura mais baixa a que o leo escorre.

Temperaturas Caracterstica dos Lubrificantes

A medida da tendncia de um leo de motor evaporar a temperaturas de operao do motorO ensaio Noack mede a proporo de leo perdido por evaporao quando uma pelcula fina de leo colocada num aparelho a determinadatemperatura durante um determinado tempo.A mudana de cor, indica eventualmente, um nvel de deteriorao do leo, dependendo da aplicao e da natureza do mesmo. VolatilidadeCor

. Elevado ndice de viscosidade; grande resistncia da pelcula de leo em todas as temperaturas;

. Excepcional resistncia oxidao

. ptimas propriedades de fluidez a baixa temperatura;

. Grande poder de detergncia e dispersncia;

. Elevada estabilidade qumica e trmica;

. Economia de energia significativa;

Vantagem dos leos de Base Sinttica

O leo de base, s por si, em grande parte das aplicaes, incapaz de satisfazer as exigncias dos equipamentos actuais.

Os aditivos adicionam as novas qualidades necessrias, para aplicaes especificas ( ex. limpeza ).

Melhoram as qualidades existentes do leo.

Porqu Aditivos ?

Modificadores Modificam as caractersticas fsicas dos leos base para torn-lo mais eficaz. . Melhoradores do ndice de viscosidade. Reduz o ponto de fluxo. Controladores de dilatao de vedantesProtectores Prolongam a vida til do leo.. Anti-oxidantes. Desativadores de metais. Agentes anti-espumaProtectores da Superfcie Protegem as superfcies metlicas contra a corroso, atrito e desgaste.. Anti-desgaste a extrema presso. Inibidores de corroso. Detergentes. Dispersantes. Modificadores de atrito

Tipos de Aditivos

A sua funo de combater essencialmente (figura 10), os contaminantes principais das molculas de leo (1), os abrasivos (2), ou seja, poeiras e sujidades do exterior, os produtos da combusto (3), que resultam em partculas metlicas, gua, cidos, fuligem, carbonos e diluio de combustvel e, por fim, os produtos da oxidao do leo (4), ou seja, vernizes e resinas. 10

Tipos de Aditivos

Classificam-se com base em:grau de VISCOSIDADE . norma SAE Society of Automotive Engineers. leos de motor. leos para transmisses. ISO Internacional Organization for Standardization. Lubrificantes industriais . AGMA American Gear manufactures Association. Lubrificantes para engrenagens industriaisespecificaes de QUALIDADE API American Petroleum InstituteACEA Constructores EuropeusFabricantes Especificaes prpriasCLASSIFICAO DE LEOS

Viscosidade (cSt, cP)Temperatura (C)-18C100C SAE 60SAE 50SAE 40SAE 30SAE 20SAE 25WSAE 20WSAE 15WSAE 10WSAE 5WSAE 0WSAE 40SAE 15W/40SAE 15WViscosidade SAE (leos Motor)

1 Com o desenvolvimento dos motores surge a necessidade de uma melhoria efectiva nas prestaes do lubrificante Os leos de primeiro enchimento passam de uma qualidade baixa a uma qualidade alta

NOVAS GERAES DE ESPECIFICAES:

USA API (qualidade certificada com donut) EUROPA ACEA (auto certificao)ATENO QUALIDADE

Divide-se em dois grupos: serie 'S' destinada principalmente aos motores de gasolina para turismo, e serie C para os leos destinados motorizao DieselServiopara motores gasolinaComercialpara motores DieselLetra progressiva que indicaa actualizaoAPI S x / C yClassificao API

A partir de 1994 foi introduzido um Sistema de Qualidade, definido sobre a base de um Cdigo de Comportamento (CMA Code of Practice e ASTM 1509) e de um Sistema de de Licenas pelo uso do SELO DE QUALIDADE (EOLCS) So fixadas umas regras estritasselecciona os bancos de provascontrola a fiabilidade dos testesestabelece o intercmbio de bases e aditivospossibilita a modificao das formulaescontrola os lubrificantes no mercado (inspeces)Classificao API Qualidade Certificada

Nome Aplicao Donut (selo qualidade) SJ/SL motores a gasolina

SM motores a gasolina

CG 4 motores Diesel OBSOLETO

CH 4 motores Diesel ( Introduzida em 1998 ) CI 4 motores Diesel ( Introduzida em 2002 ) CJ 4 motores Diesel ( Introduzida em 2006 )

Especificaes Americanas API Situao Actual

API Service Smbolo DONUT

Motores ACEA CCMC Ref.Qualidadegasolina A1-96 -gasolina A2-96 G4gasolina A3-96 G5diesel ligeiros B1-96 diesel ligeiros B2-96 PD2diesel ligeiros B3-96 PD2diesel pesados E1-96 D4 MB 227.1diesel pesados E2-96 - MB 228.1(+MackT-8)diesel pesados E3-96 D5 MB 228.3(+MackT-8)

O sistema alfanumrico permite identificar a aplicao (A,B,E), o nvel de prestaes (crescente 1,2,3) e o ano de emisso. Especificaes ACEA 1996

As sequncias ACEA foram revisadas / renovadas em 01-03-98 com a publicao de ACEA98Introduzira-se requisitos fuel economy para os nveis A1 e B1Novo nvel B4 para os novos motores Diesel de turismo de injeco directaNovo nvel E4 para servio severo com extenso dos intervalos de mudana de leoEspecificaes ACEA 1998

Desde SET-99 foi introduzido o nvel ACEA E5 (melhores prestaes que E4 em relao prova americana de holln-desgaste, ainda que pior detergncia-limpeza do piston), com o cancelamento simultneo de ACEA E1

ACEA 2000 considera um novo nvel ACEA B5 para os novos motores Diesel de turismo de injeco directa que est ao mesmo nvel de ACEA B4, mas com exigncias fuel economyACEA 2002 introduz novos nveis ACEA A4 para novos motores de injeco directa gasolina e ACEA A5 com prestaes fuel economy e long drain em motores gasolinaACEA 1999 2000 - 2002

Motores ACEAGasolina / Diesel A1/B1Gasolina / Diesel A3/B3 Gasolina / Diesel A3/B4Gasolina / Diesel A5/B5 Gasolina / Diesel DPF C1 Ford / Mazda Gasolina / Diesel DPF C2 Grupo PSA Gasolina / Diesel DPF C3 VW / M.B. / BMW Gasolina / Diesel DPF C4 Renault Diesel Pesado E2 / E3 / E4 / E5 / E6 Sem Filtro de Partculas E7 / E9 Com Filtro de PartculasEspecificaes ACEA

Para a maioria dos Fabricantes Europeus as sequncias ACEA so s uma base para as exigncias nas prestaes do lubrificante

Alguns Fabricantes (VW) tm um desenvolvimento individual acentuado

Outros, completam as exigncias ACEA com ensaios/provas internos (BMW, Porsche, Ford, Opel)

Poucos Fabricantes aceitam ACEA sem exigncias adicionaisAfinidades e Discrepncias dosFABRICANTES

1Volkswagen ESPECIFICAO PRPRIAMercedes Benz ESPECIFICAO PRPRIABMW ACEA + provasPorsche ACEA + provasRenault CCMC -- ACEAFiat ACEAFord Europe ACEA (genuine oil)PSA API-ACEA + provasRecomendaes e especificaes FABRICANTES EUROPEUS(turismo)

GASOLINA VW 501.01 (11/92) (minerais) (similar ACEA A2) VW 500.00 (11/92) (sintticos ou semi-sintticos) (similar ACEA A3) VW 502.00 (01/97) (substitui as 2 anteriores) ( intervalos de mudana ) (*) Modelos a partir ano 2.000: VW 503.00 (largo interv.mudana) (computador a bordo) (fuel economy) VW 503.01 (igual ao anterior, para motores turbo)DIESEL VW 505.00 (11/92) (similar ACEA B2-B3) (*) Modelos a partir ano 2.000: VW 505.01 (bomba-injector) VW 506.01 (inj.dir.) (largo interv.mudana)(comp.a bordo) (fuel economy) VW 504.00/507.00 (bomba-injector) (largo interv.cambio) (fuel economy) (*) Nestes modelos podem-se utilizar leos com especificaes antigas, respeitando os intervalos de mudana tradicionais.FABRICANTES EUROPEUS (turismo)Especificaes VOLKSWAGEN

MB 229.1 (*) - ACEA A2-96 / A3-96 + ACEA B2-96 / B3-96 - alguns limites mais severos que ACEAMB 229.3 (*) desde Janeiro 2000 - selecciona a qualidade dos leos 0W/ 5W-X (HTHS) (mn.3,5) - caractersticas fuel economy e long drain - ACEA A3-98, B3-98, B4-98MB 229.51 - caractersticas fuel economy long drain mid SAPS - ACEA A3 / B4 C2 / C3

(*) O nmero corresponde ao n de pgina do livro da Mercedes Benz (grey book) no qual se classificam todos os tipos de fluidos homologados por este fabricante Recomendaes e especificaes FABRICANTES EUROPEUS (turismo)MERCEDES BENZ(Gasolina e Diesel)

Tendncias nos motores que afectam a QUALIDADE DO LEO

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tenDnciaCONSEQUNCIA

SOBRE O MOTORCONSEQUNCIA

SOBRE O LEO

NOVA METALURGIAMECANIZAO MAIS PRECISA NOS MOTORESOLEOS MAIS FLUDOS

(SINTTICOS)

PROTECO

MEIO AMBIENTALFUEL ECONOMY

MAIORES COEFICIENTES

AERODINMICOS E POTENCIAS ESPECFICASMAIORES TEMPERATURAS NO MOTORMAIOR ESTABILIDADE TRMICA E OXIDATIVA

(SINTTICOS)

REDUO DE CUSTOSMAIORES INTERVALOS DE MUDANALUBRIFICANTES ESTAVEIS E DE BAIXA VOLATILIDADE

(SINTTICOS)

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